Czy równowaga dynamiczna to koncentracja: 7 ważnych faktów?

W niniejszym artykule zbadamy równowagę dynamiczną i związane z nią aspekty.

Równowaga dynamiczna odnosi się do tego stanu układu, w którym szybkość reakcji w przód i w tył staje się równa, a zatem stężenia stają się stałe. Jednak cały system porusza się na poziomie mikroskopijnym. Dlatego nazywa się to równowagą dynamiczną.

Czym jest koncentracja w równowadze dynamicznej?

Termin stężenie odnosi się po prostu do tego, ile moli reagentów zostaje zużytych w mieszaninie reakcyjnej. Podobnie, ile produktów powstaje w wyniku reakcji.

Ogólnie rzecz biorąc, dynamiczna równowaga jest ustalana, gdy szybkość reakcji po lewej stronie staje się równa prawej stronie reakcji. Zrozummy znaczenie koncentracji na przykładzie:

                                    NaCl(-y) ⇌ Na⁺(wodny) + Kl^-(woda)

                                     [a] [b] [c]

Tutaj w obecnej reakcji zachodzi rozpuszczanie soli NaCl, a terminy [a], [b] i [c] reprezentują ilość poszczególnych związków chemicznych uczestniczących w danej reakcji, gdzie westchnienie ⇌ odnosi się do tworzenia równowagi dynamicznej.

Czy stężenie jest równe w równowadze dynamicznej?

W przypadku równowagi dynamicznej stężenia reagentów lub produktów mogą być sobie równe lub nie. Ogólnie rzecz biorąc, dynamiczny równowaga odnosi się do układu w stanie ustalonym tzn. wszystkie zmienne biorące udział w reakcjach są takie same i nie zmieniają się w czasie, czyli tempo obu reakcji jest takie samo.

Często jednak błędnie rozumie się koncentracje w równowadze dynamicznej jako pytanie: czy równowaga dynamiczna jest koncentracją? zawsze powstaje.

jeśli zaobserwujesz jakąkolwiek reakcję w stanie dynamicznej równowagi, wydaje się, że stężenie reagentów i produktów jest stałe. Ale w rzeczywistości trwają reakcje, których nie można zaobserwować gołym okiem obserwatora.

Dzieje się tak, ponieważ podczas dynamicznej równowagi stężenia molowe reagentów stają się równe stężeniu produktu. Stąd ogólne stężenie całej reakcji staje się stałe.

Jak znaleźć stężenie roztworu w równowadze dynamicznej?

Jeśli w konkretnej reakcji podana jest wartość stałej równowagi, to można łatwo określić stężenia równowagi i odwrotnie.

Sprawdźmy stężenia równowagowe, wykonując powyższe kroki:

1. Zapisz zbilansowane równanie danej reakcji i zanotuj, czy w zamierzonym równaniu stężenia podane są w ciśnieniu cząstkowym czy w molach.

2. Napisz równanie na wyrażenie stałej równowagi, czyli K_c= [R]/[P]

Tutaj, K_c = stała równowagi, [R] = stężenie gatunku reagenta i [P]= stężenie gatunku produktu.

Rozwiążmy teraz przykład, wykonując powyższe kroki:

Przykład:

Stała równowagi dla reakcji N₂(g) + 3H₂(g) ⇋2NH₃(g) to 6.0 * 10^-2 a stężenie gazowego wodoru i amoniaku wynosi odpowiednio 0.25mol/L i 0.06mol/L. Oblicz stężenie N2 w równowadze.

 Rozwiązanie:

Wyrażenie na stałą równowagi to

                                                K_C  =   [NH3]2

                                                           [N2] [H2]³

         Zrównując powyższe wartości w podanym wzorze na stałą równowagi otrzymujemy

                                                  0.06  =   [0.06]²

                                                           [N2] [0.25]³

                                               [N2] =   [0.06]²

                                                            [0.06]   [0.25]³

                                                 [N2] = 3.84 mol/L

Czy koncentracja wpływa na równowagę dynamiczną?

Tak, koncentracja jest ważnym czynnikiem równowagi dynamicznej (wikipedia). Dzieje się tak, ponieważ gdy stężenia zarówno reagentów, jak i produktów stają się stałe, tylko wtedy ustala się równowaga.

Jak koncentracja wpływa na równowagę dynamiczną?

Wraz ze wzrostem stężenia reagentów równowaga dynamiczna przesuwa się w prawą stronę. Podobnie, zwiększone stężenie produktu przesunęło równowagę w lewą stronę.

Zrozummy wpływ koncentracji na równowaga dynamiczna z ilustracją.

                                Fe³⁺ (wodny) + SCN^- (woda) ⇌ [FeSCN]²⁺

                       (bladożółty) (bezbarwny) (czerwono-brązowy)

Zapisz teraz stałą równowagi dla powyższej reakcji:

                                                    K_C  =   [FeSCN]²⁺

                                                            [Fe³⁺]  [SCN^-]

Dodajmy tiocyjanian potasu (KSCN) po stronie reagenta, ponieważ KSCN jest źródłem tiocyjanianu, a kolor roztworu natychmiast ciemnieje z powodu tworzenia się większej ilości [FeSCN]²⁺.

Podobnie, jeśli dodamy jakiekolwiek źródło Fe3+, to znowu otrzymamy podobne wyniki w mieszaninie reakcyjnej, ponieważ równowaga zostanie przesunięta w kierunku do przodu (prawa strona) z powodu tworzenia się większej ilości [FSCN]^{2 +.}

Z drugiej strony, jeśli dodamy trochę żelazocyjanku potasu, to obserwuje się, że kolor roztworu staje się mniej ciemny, co wskazuje, że [FSCN]²⁺ zmieniono na [Fe³⁺]  [SCN^-] czyli równowaga przesunięta w kierunku wstecznym.

Dlaczego dynamiczna równowaga i stężenia nie są równe?

Równowaga dynamiczna i koncentracje to dwa różne przeciwne czynniki, chociaż są ze sobą powiązane, ale wciąż są dwoma różnymi terminami. W reakcji równowaga dynamiczna powstaje tylko wtedy, gdy tempo obu stron reakcji staje się równe.

Rozważmy hipotetyczne równanie, aby uzyskać jasny obraz.

                                    [R]    ⇌    [P]

Powyższa reakcja wskazuje, że ustaliła się równowaga, podczas gdy terminy [R] i [P] oznaczają odpowiednio stężenia produktów i reagentów.

Co to jest stężenie nierównowagowe?

W stanie nierównowagi nie ma równowagi utworzonej między reakcją postępującą i reakcją wsteczną.

Stąd stężenia zarówno reagentów, jak i produktów nie stają się stałe. Dlatego stężenia nazywane są stężeniami nierównowagowymi.

Często Zadawane Pytania:

Jak odróżnić równowagę dynamiczną od statycznej?

Jakie czynniki wpływają na równowagę dynamiczną?

1. Ilość reagentów i produktów
2. Nacisk
3. Temperatura
4. Zmiana głośności

Czy temperatura zmienia kierunek równowagi dynamicznej?

Zgodnie z zasadą Le-Chatelier (Wikipedia), jeśli reakcja ma charakter endotermiczny, to jeśli zwiększymy temperaturę układu, to równowaga zostanie przesunięta w kierunku do przodu, pod warunkiem, że.

Z drugiej strony, jeśli zamierzona reakcja ma charakter egzotermiczny, to kierunek równowagi będzie w kierunku wstecznym.

Co rozumiesz przez jednorodną równowagę?

Termin homo odnosi się do tego samego. Stąd jednorodna równowaga powstaje, gdy stan reagentów i produktów jest taki sam w danej reakcji.

Na przykład w powyższych reakcjach wszystkie chemikalia są w tej samej fazie. Stąd równowaga jednorodna.

                           NIE₂(g) + CO (g) ⇌  NIE(g) + CO₂(G)

Co rozumiesz przez heterogeniczną równowagę?

Jako hetero odnosi się do innego stanu. Stąd równowaga heterogeniczna powstaje, gdy stan reagentów i produktów jest różny w danej reakcji.

Na przykład w powyższych reakcjach wszystkie chemikalia są w innej fazie. Stąd równowaga heterogeniczna.

                          4Fe(y) + 6H₂O(l) + 3O₂ (G) → 4Fe(OH)³ (S).

Co rozumiesz przez stałą równowagi i jaki jest jej związek z terminami K_c?

Stała równowagi reprezentowana przez K i reprezentowana jako ; K = Stężenie produktów/stężenia reagentów. Jednak termin K zostaje zastąpiony przez K_C  w zależności od stężeń produktów i reagentów w danej reakcji.

Na przykład, jeśli reagenty i produkty są podane w postaci stężeń molowych, to K zastępuje się KC.

                                4NH3 (g) + 5₂ (G) ⇌ 4NO (g) + 6H₂O (g)

                                                     K_c= [NIE]⁴ [H₂O]⁶

                                                               [NH₃]⁴ [O₂]⁵

Wnioski

Podsumowując, dowiadujemy się, co oznacza równowaga dynamiczna, jak jest ona powiązana ze koncentracjami i czynnikami na nią wpływającymi.

Pomila Sharma

Cześć… Nazywam się Pomila Sharma. Ukończyłam studia magisterskie z chemii ze specjalizacją w syntetycznej chemii organicznej. Opublikowałem 4 artykuły naukowe. Bardzo pasjonuję się światem chemii. Wierzę, że chodzi o chemię, więc zbadajmy ją razem.